Tổng Hợp Vật Liệu Composite Trên Nền UiO-66 Ứng Dụng Trong Xúc Tác Và Phân Tích Điện Hóa

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU. MỞ ĐẦU

1.1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.2. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU KHUNG CƠ KIM (MOFs) VÀ UiO-66

1.2.1. Đặc điểm của MOFs

1.2.2. Các phương pháp tổng hợp MOFs

1.2.3. Ứng dụng vật liệu MOFs

1.2.4. KHÁI QUÁT VỀ VẬT LIỆU UiO-66

1.2.5. Cấu trúc UiO-66

1.2.6. Phương pháp tổng hợp vật liệu UiO-66

1.2.7. Nghiên cứu ngoài và trong nước về ứng dụng vật liệu UiO-66 và các vật liệu composite trên nền UiO-66 cho ứng dụng xúc tác và biến tính điện cực

2. NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM

2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu

2.2.2. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao

2.2.3. Phương pháp Volt-ampere hòa tan

2.2.4. Thiết bị và dụng cụ

2.3. Tổng hợp vật liệu

2.3.1. BIẾN TÍNH ĐIỆN CỰC THAN THỦY TINH BẰNG VẬT LIỆU UiO-66

2.3.2. Chuẩn bị UiO-66/GCE

2.3.3. Tiến hành đo điện hóa

2.3.4. Phân tích mẫu thực

2.3.5. Phương pháp đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích

2.4. XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐẲNG ĐIỆN CỦA UiO-66

2.5. HOẠT ĐỘNG XÚC TÁC CỦA UiO-66/Ni

2.5.1. Phản ứng khử 4-NP

2.5.2. Hoạt tính phân hủy MB

2.5.3. Tần số luân chuyển TOF (turn over frequency)

2.6. PHẢN ỨNG XÚC TÁC FENTON

2.7. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.7.1. TỔNG HỢP VẬT LIỆU UiO-66 VÀ ỨNG DỤNG BIẾN TÍNH ĐIỆN CỰC ĐỂ ĐỊNH LƯỢNG ĐỒNG THỜI HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA

2.7.1.1. Tổng hợp vật liệu UiO-66 và khảo sát đặc trưng vật liệu

2.7.1.2. Ứng dụng để xác định đồng thời AA và AC. Phân tích mẫu thực

2.7.2. TỔNG HỢP VẬT LIỆU UiO-66/Ni VÀ ỨNG DỤNG KHỬ XÚC TÁC 4-NP VÀ PHÂN HỦY MB THEO CƠ CHẾ XÚC TÁC DỊ THỂ

2.7.2.1. Tổng hợp vật liệu UiO-66/Ni

2.7.2.2. Ứng dụng khử 4-Nitrophenol và xử lý MB bằng UiO-66/Ni

2.7.2.3. Khả năng xúc tác của UiO-66/Ni1.0 đối với MB

2.7.3. TỔNG HỢP VẬT LIỆU Cu2O/Fe3O4/UiO-66 VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ PHẨM NHUỘM REACTIVE BLUE 19 (RB19) THEO CƠ CHẾ PHẢN ỨNG FENTON

2.7.3.1. Đặc trưng vật liệu

2.7.3.2. Khả năng ứng dụng xúc tác Fenton để xử lý RB19

2.7.3.3. Khả năng tái sử dụng Cu2O/Fe3O4/UiO-66 trong quá trình xúc tác Fenton

2.7.3.4. Cơ chế xúc tác Fenton của vật liệu Cu2O/Fe3O4/UiO-66

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÔNG BỐ

I. Tổng Quan Về Vật Liệu Composite Trên Nền UiO 66

Vật liệu composite trên nền UiO-66 đang trở thành một trong những chủ đề nghiên cứu nóng hổi trong lĩnh vực hóa học và vật liệu. UiO-66, một loại vật liệu khung hữu cơ kim (MOFs), nổi bật với cấu trúc ổn định và khả năng hấp phụ cao. Việc tổng hợp vật liệu composite từ UiO-66 không chỉ giúp cải thiện tính chất xúc tác mà còn mở ra nhiều ứng dụng mới trong phân tích điện hóa. Nghiên cứu này sẽ đi sâu vào các phương pháp tổng hợp và ứng dụng của vật liệu composite UiO-66 trong xúc tác và phân tích điện hóa.

1.1. Đặc Điểm Nổi Bật Của Vật Liệu UiO 66

UiO-66 có cấu trúc tinh thể độc đáo với các cụm oxide zirconi, tạo ra một mạng lưới 3D vững chắc. Đặc điểm này giúp vật liệu có diện tích bề mặt lớn và khả năng hấp phụ tốt, làm cho nó trở thành một ứng viên lý tưởng cho các ứng dụng xúc tác và phân tích điện hóa.

1.2. Ứng Dụng Của Vật Liệu Composite Trong Xúc Tác

Vật liệu composite trên nền UiO-66 được sử dụng rộng rãi trong các phản ứng xúc tác nhờ vào khả năng tăng cường hoạt tính xúc tác. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết hợp UiO-66 với các hạt nano kim loại như Ni và Cu2O có thể cải thiện đáng kể hiệu suất xúc tác trong việc phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại.

II. Thách Thức Trong Nghiên Cứu Vật Liệu Composite UiO 66

Mặc dù vật liệu composite UiO-66 có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng. Các vấn đề như độ ổn định của vật liệu trong môi trường ẩm ướt, khả năng tái sử dụng và hiệu suất xúc tác cần được giải quyết. Những thách thức này đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải tìm ra các phương pháp tối ưu hóa để cải thiện tính chất của vật liệu.

2.1. Độ Ổn Định Của Vật Liệu Trong Môi Trường Ẩm

Độ ổn định của UiO-66 trong môi trường ẩm là một vấn đề quan trọng. Nghiên cứu cho thấy rằng các vị trí khuyết tật trong cấu trúc có thể làm giảm khả năng chịu ẩm của vật liệu, ảnh hưởng đến hiệu suất xúc tác.

2.2. Khả Năng Tái Sử Dụng Vật Liệu Composite

Khả năng tái sử dụng vật liệu composite UiO-66 là một yếu tố quan trọng trong ứng dụng thực tiễn. Việc phát triển các phương pháp tái chế hiệu quả sẽ giúp giảm chi phí và tăng tính bền vững cho quá trình xúc tác.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Vật Liệu Composite UiO 66

Có nhiều phương pháp tổng hợp vật liệu composite UiO-66, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Các phương pháp này bao gồm tổng hợp đồng nhất, tổng hợp không đồng nhất và các kỹ thuật biến tính khác. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ ảnh hưởng đến tính chất và hiệu suất của vật liệu cuối cùng.

3.1. Tổng Hợp Đồng Nhất Vật Liệu UiO 66

Tổng hợp đồng nhất cho phép tạo ra vật liệu UiO-66 với cấu trúc đồng đều và ổn định. Phương pháp này thường sử dụng các dung môi thích hợp và điều kiện nhiệt độ kiểm soát để đạt được hiệu suất tối ưu.

3.2. Tổng Hợp Không Đồng Nhất Vật Liệu UiO 66

Tổng hợp không đồng nhất thường được áp dụng để kết hợp UiO-66 với các hạt nano kim loại. Phương pháp này giúp cải thiện tính chất xúc tác của vật liệu composite, nhưng cần kiểm soát tốt các điều kiện phản ứng để tránh tạo ra các sản phẩm không mong muốn.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Vật Liệu Composite UiO 66 Trong Phân Tích Điện Hóa

Vật liệu composite UiO-66 đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực phân tích điện hóa. Các nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu này có thể được sử dụng để phát hiện các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước, cũng như trong các ứng dụng y tế và môi trường. Hiệu suất cao và độ nhạy tốt của vật liệu composite UiO-66 đã mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực phân tích điện hóa.

4.1. Phát Hiện Hợp Chất Hữu Cơ Độc Hại

Vật liệu composite UiO-66 cho phép phát hiện nhanh chóng và chính xác các hợp chất hữu cơ độc hại như Methylene blue và 4-Nitrophenol. Các phương pháp điện hóa sử dụng vật liệu này đã cho thấy độ nhạy cao và khả năng phát hiện ở nồng độ thấp.

4.2. Ứng Dụng Trong Y Tế

Trong lĩnh vực y tế, vật liệu composite UiO-66 có thể được sử dụng để phát hiện các biomarker trong mẫu sinh học. Điều này mở ra khả năng mới cho việc chẩn đoán và theo dõi các bệnh lý.

V. Kết Luận Về Vật Liệu Composite UiO 66 Và Tương Lai Nghiên Cứu

Vật liệu composite trên nền UiO-66 đã chứng minh được tiềm năng lớn trong nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực xúc tác và phân tích điện hóa. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần được giải quyết để tối ưu hóa hiệu suất và khả năng ứng dụng của vật liệu này. Tương lai của nghiên cứu vật liệu composite UiO-66 hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đột phá mới trong khoa học và công nghệ.

5.1. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc cải thiện độ ổn định và khả năng tái sử dụng của vật liệu composite UiO-66. Các phương pháp mới trong tổng hợp và biến tính cũng sẽ được khám phá để nâng cao hiệu suất xúc tác.

5.2. Tiềm Năng Ứng Dụng Mới

Vật liệu composite UiO-66 có thể mở ra nhiều ứng dụng mới trong các lĩnh vực như năng lượng tái tạo, cảm biến và xử lý nước thải. Việc phát triển các ứng dụng này sẽ góp phần vào việc giải quyết các vấn đề môi trường hiện nay.